51单片机实时操作系统的构建

ByGrith4

  T. b* \7 x  d, i- u& G摘要:设计了一个在51单片机上运行的基于优先级的抢占式实时多任务内核-510S,给出了其设计
4 H1 t/ w# c0 U% m+ l$ P思路,并对一些设计难点进行了讨论。

9 h& M4 B0 a) ?# i& q6 g关键词:抢占式;实时多任务内核; 单片机
$ d9 z: o2 Y) m5 x
随着嵌人式系统应用的日益广泛,RTOS( Real-
time Operation System)越来越受到嵌入式系统开发
人员的青睐,特别是进人20世纪90年代后，RTOS
更是逐步确立了在嵌入式系统设计中的主导地位,这
( s  h& \- v- Z9 h$ A体现了单片机应用从低水平向高水平的一个很大进
步.使用RTOS所带米的最大好处是可提高嵌人式
0 w; N$ ?/ r% u& y8 K系统的可靠性和确定性,提高软件的开发效率,缩短
软件开发周期，由于商业化RTOS软件较高的价格
1 r1 J/ N2 N3 Q和使用成本(版权费、维护费等)的限制,RTOS在国
内的应用并不普遍。本文设计了一个在51单片机上
; j) q$ i8 e" y- C运行的抢占式实时多任务内核一51OS,给出了其设
7 M0 [7 C8 O: i- o/ M  g计思路,并对一些设计难点进行了讨论.
6 t( l/ J  M* Z1多任务抢占式优先级调度的实时内
核的设计
1.1 任务调度机制
! X. u" L) Q% M. ?抢先式优先级调度实时内核为每个任务分配一
个唯-的优先级别，当前任务退出之后,内核从等待
3 V, T5 `. }+ X+ N' s" [" o队列挑选出任务优先级别最高的任务投人运行。我

5 b* a( U% e8 ~) {8 _% ?2 P们称这样的调度策略为基于优先级的调度策略。基
7 X* e5 E# c+ [; j) U: r4 u于优先级的调度策略在非抢占模式下,其响应的及时
性和确定性方面都不好。比如,当一个任务在运行的
时候，一个更高优先级任务就绪了,但是内核并不立
, d# `; M& V* w; y+ I. C即将其投人运行,而是等到这个任务放弃了CPU的
+ ?7 c7 n- ?. P使用权;任务的响应时间得不到保证.51单片机大多
应用在控制系统当中,所以51OS采用了抢先式的基
于优先级的调度策略，优先级高的任务一旦就绪,立
6 A% K% i5 n8 J( V2 u即投人运行,其工作的核心原理是:近似地让最高优.
/ g! p; P% {( B! J5 {. _3 [先级的就绪任务立即处于运行状态.
在51OS中一个任务要么是一个无限循环,要么
# W4 w7 u( V$ ^/ X5 ^1 u* ?' |/ w在任务完成后删除自己,并且进人休眠状态.
  b6 r1 J1 s- h: h8 `6 `调度工作的内容可以分为两个部分:最高优先级
. _8 q8 r2 B$ F) Q  n7 g任务的寻找和任务切换.
(1)最高优先级任务的寻找
3 @+ O7 W5 h. S" b# a- }0 U①就绪表的形成
- i- a5 h' m! j不同的内核有不同的处理方式,比如可以将任务
- [8 s6 e! ^% L- X0 M7 \" y进行优先级别的排序，然后从头到尾进行检索.这种
方法简单,设计方便,但是确定性差.51OS采用了查
* b+ O# X( }- N; \# [9 H+ H表的方法:
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RTOS所带米的最大好处是可提高嵌人式系统的可靠性和确定性